本发明涉及一种模拟原应力状态砂土的无填料振冲试验装置及试验方法，包括以下步骤：S1、采用砂雨法在模型箱中制备模型砂样，通过调节落纱高度控制模型砂样中砂土的初始密度和相对密实度；S2、对模型砂样施加竖向应力，实现模型砂样的固结，以模拟砂土的原位应力状态；S3、固结完成后，采用振冲器对模型砂样施加振冲荷载，调节振冲器在模型砂样中的贯入、上拔速度和分段留振时间，以模拟实际的振冲加固过程；S4、在振冲加固过程中，通过多通道的动态信号测试分析系统、阵列的孔压传感器、土压传感器、加速度传感器实时监测振冲作用下砂土地基的动土应力、孔压和加速度的物理量。本发明能够模拟实际应力状态砂土的振冲试验过程。